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全球最強(qiáng)材料學(xué)家前六甲均為華人,但我國(guó)材料工業(yè)卻仍然落后!

發(fā)布日期:2019-05-13

事實(shí)上,如今的中國(guó),已經(jīng)擁有完整的工業(yè)體系,生產(chǎn)著全球一半的鋼鐵、60%的水泥、25%以上的汽車……可以說(shuō)是全球最大、最具活力的制造業(yè)中心。

 

然而中國(guó)工業(yè)大而不強(qiáng),始終是令人痛心的一點(diǎn)。

 

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湯森路透集團(tuán)發(fā)布了全球頂尖的100位材料學(xué)家名人堂榜單。

 

在這份依據(jù)過(guò)去10年中所發(fā)表研究論文的引用率而確定的最優(yōu)秀的100名材料學(xué)家榜單中,共有15位華人科學(xué)家入選,其中榜單前6位均為華人,美國(guó)加州大學(xué)伯克利分校教授楊培東位居第一。

 

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按本科院校劃分,上榜的15位華人科學(xué)家中,來(lái)自中科大的有7位,來(lái)自大陸其他大學(xué)的有3位,來(lái)自臺(tái)灣地區(qū)大學(xué)的有2位,而由美國(guó)大學(xué)培養(yǎng)出來(lái)的有3位(分別為臺(tái)灣留學(xué)生、自臺(tái)灣移民后裔、自香港移民后裔)。

 

為什么這些來(lái)自中國(guó)的人才,最后都選擇了留在美國(guó)?中國(guó)的材料工業(yè)、制造水平何時(shí)才能走在世界前列?

 

事實(shí)上,如今的中國(guó),已經(jīng)擁有完整的工業(yè)體系,生產(chǎn)著全球一半的鋼鐵、60%的水泥、25%以上的汽車……可以說(shuō)是全球最大、最具活力的制造業(yè)中心。

 

然而中國(guó)工業(yè)大而不強(qiáng),始終是令人痛心的一點(diǎn)。

 

中國(guó)制造業(yè)發(fā)展中普遍存在“心臟病”

 

“我國(guó)液壓工業(yè)的規(guī)模在2017年已經(jīng)成為世界第二,但產(chǎn)業(yè)大而不強(qiáng),尤其是額定壓力35MPa以上高壓柱塞泵,90%以上依賴進(jìn)口。可以說(shuō),高壓柱塞泵是鯁在我國(guó)裝備制造業(yè)咽喉要道的一根‘刺’。”太重集團(tuán)榆次液壓工業(yè)有限公司副總、高級(jí)工程師陳群立說(shuō),“高性能的柱塞泵,美德日等國(guó)外4家龍頭企業(yè)占據(jù)中國(guó)市場(chǎng)70%以上份額,在技術(shù)方面卻對(duì)中國(guó)嚴(yán)密封鎖。”

 

其實(shí),這種現(xiàn)象(中國(guó)廠商出產(chǎn)品或者商業(yè)模式,少數(shù)發(fā)達(dá)國(guó)家出工業(yè)母機(jī)和支撐技術(shù)的現(xiàn)象。)是中國(guó)制造業(yè)發(fā)展中普遍存在“心臟病”的一個(gè)表現(xiàn)。

 

今年的中興事件,就是一個(gè)很好的例子。不過(guò),中興事件發(fā)生后,媒體觀察的視野從部門逐漸看到整體產(chǎn)業(yè),從個(gè)別問(wèn)題擴(kuò)散到一般問(wèn)題。對(duì)制造業(yè)發(fā)展來(lái)說(shuō),這是好事。

 

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中國(guó)“卡脖子”的領(lǐng)域,

一大半是材料問(wèn)題

 

近年來(lái),中國(guó)在科研領(lǐng)域的發(fā)展很快,但中國(guó)科技被“卡脖子”的領(lǐng)域,一大半都是材料問(wèn)題,這說(shuō)明中國(guó)材料工業(yè)水平確實(shí)還很落后。

 

· “卡脖子”技術(shù)產(chǎn)品和目前領(lǐng)先甚至壟斷的國(guó)家:

 

1、高端顯示屏OLED生產(chǎn)設(shè)備真空蒸鍍機(jī)(日本)——中國(guó)平板顯示已經(jīng)做到了全球第一,差距在上游核心生產(chǎn)設(shè)備

 

2、“液晶屏骨頭”微球(日本)——中國(guó)制造技術(shù)先進(jìn),但國(guó)產(chǎn)原材料不純影響微球性能

 

3、制造液晶顯示器用到的ITO靶材(日本、韓國(guó))——質(zhì)量不穩(wěn)定、材料不過(guò)關(guān),從實(shí)驗(yàn)室到量產(chǎn)才能突破大尺寸領(lǐng)域

 

4、國(guó)產(chǎn)大飛機(jī)用的航空鋼材(美國(guó))——還是材料問(wèn)題,超強(qiáng)度鋼純凈度不夠

 

5、燃料電池膜電極組件關(guān)鍵材料(日本)——中國(guó)實(shí)驗(yàn)室成果達(dá)到國(guó)際水平,但量產(chǎn)有一致性和成本控制困難

 

6、新能源車的“心臟”鋰離子電池(美國(guó)、日本、韓國(guó))——美國(guó)強(qiáng)于研發(fā)設(shè)計(jì),日本強(qiáng)于材料生產(chǎn),中韓是第二梯隊(duì)

 

7、水下機(jī)器人深海油管焊接用的高端焊接電源(北歐)——中國(guó)是全球最大焊接電源制造基地,差距在深海水下焊接設(shè)備和全數(shù)字化控制技術(shù)

 

8、海底觀測(cè)網(wǎng)系統(tǒng)水下連接器(美國(guó)、德國(guó))——事關(guān)國(guó)家安全,中國(guó)在實(shí)驗(yàn)樣機(jī)階段,技術(shù)研究起步

 

9、全斷面隧道掘進(jìn)機(jī)主軸承(德國(guó)、瑞典)——中國(guó)已掌握直徑3米的主軸承核心技術(shù),走出實(shí)驗(yàn)室仍然是材料、工藝因素制約

 

10、機(jī)械設(shè)備高端軸承鋼(美國(guó)、瑞典)——中國(guó)制軸工藝已經(jīng)達(dá)到先進(jìn)水平,還是材料差距

 

11、航空設(shè)計(jì)軟件(法國(guó)、美國(guó))——中國(guó)與國(guó)外同時(shí)起步,國(guó)家需要出臺(tái)政策鼓勵(lì)國(guó)產(chǎn)軟件的開(kāi)發(fā)和使用

 

12、高質(zhì)量消費(fèi)級(jí)電容和電阻(日本)——短板還是材料,日本的MLCC產(chǎn)品可以做到1000層,中國(guó)產(chǎn)品在300層左右

 

13、光刻機(jī)(荷蘭、日本)光刻機(jī)鏡頭(德國(guó))——ASML的鏡片是蔡司技術(shù),德國(guó)祖?zhèn)鞯哪ョR手藝,拋光鏡片上百年技術(shù)積淀;除了鏡頭,光刻機(jī)還要頂級(jí)光源和極致的機(jī)械精度(3萬(wàn)個(gè)機(jī)械件,200多個(gè)傳感器)

 

14、上游高端電子化學(xué)品例如LCD用光刻膠(日本)——中國(guó)能生產(chǎn),關(guān)鍵指標(biāo)不夠先進(jìn)拿不到訂單

 

15、冷凍電鏡用的透射式電鏡(美國(guó)、日本)——用于基礎(chǔ)科研領(lǐng)域的實(shí)驗(yàn)技術(shù),中國(guó)起步很早,因市場(chǎng)太小連德國(guó)蔡司都放棄了

 

16、發(fā)現(xiàn)創(chuàng)新藥的潛在靶點(diǎn)的利器iCLIP(美國(guó))——同樣是科研實(shí)驗(yàn)技術(shù),2010年誕生的新技術(shù)

 

17、自研操作系統(tǒng)(美國(guó))——PC、智能手機(jī)的操作系統(tǒng)沒(méi)有國(guó)家能成功挑戰(zhàn)美國(guó)

 

18、工業(yè)機(jī)器人算法、軟件(日本、德國(guó)、瑞士)——差距在底層核心算法

 

19、自動(dòng)駕駛汽車必備的激光雷達(dá)(美國(guó))激光雷達(dá)芯片例如發(fā)射器(德國(guó))——國(guó)產(chǎn)激光雷達(dá)最高40線,國(guó)外可做到64甚至128線,高分辨率芯片生產(chǎn)工藝不成熟

 

20、航空發(fā)動(dòng)機(jī)適航標(biāo)準(zhǔn)(美歐)民用大涵道比發(fā)動(dòng)機(jī)(美國(guó)、英國(guó))——要長(zhǎng)期的工業(yè)實(shí)踐和驗(yàn)證技術(shù)來(lái)支持

 

21、航空發(fā)動(dòng)機(jī)的短艙(美國(guó)、法國(guó))——安放發(fā)動(dòng)機(jī)的艙室、復(fù)雜的集成系統(tǒng),中國(guó)處于空白階段

 

22、為高鐵鋼軌養(yǎng)護(hù)整形的仿形銑刀刀盤和刀片(德國(guó)、奧地利)——需要一種超硬合金材料,中國(guó)尚在學(xué)徒階段

 

23、高端機(jī)床制造核心技術(shù)例如數(shù)控系統(tǒng)(德國(guó)、日本)——基礎(chǔ)材料科學(xué)、工藝、設(shè)計(jì)上的差距;除了控制器,國(guó)產(chǎn)機(jī)床的絲杠、導(dǎo)軌、伺服電機(jī)、力矩電機(jī)、電主軸、編碼器等主要功能部件主要依賴于國(guó)外產(chǎn)品

 

24、柴油發(fā)動(dòng)機(jī)“心臟”電控柴油高壓共軌系統(tǒng)(德國(guó)、美國(guó)和日本)——中國(guó)可以做,就是差些

 

25、高端液壓裝備的核心元件高壓柱塞泵(美國(guó)、德國(guó)、日本)——性能指標(biāo)上的差距在于材料制造

 

26、重型燃?xì)廨啓C(jī)的核心技術(shù)(美國(guó)、日本、德國(guó)、意大利)——材料差距例如葉片材料,原因是設(shè)備、工匠、工藝的差距;基礎(chǔ)研究的積累差距:設(shè)計(jì)技術(shù)、核心的熱端部件制造技術(shù)

 

27、高端的手機(jī)射頻器件,高端濾波器、振蕩器等射頻元件(美國(guó))——半導(dǎo)體材料差距大,中國(guó)研究做得早,量產(chǎn)化還是問(wèn)題多:材料的一致性、電性能均勻性

 

28、工業(yè)仿生機(jī)器人觸覺(jué)傳感器(日本)——生產(chǎn)工藝,材料純度不過(guò)關(guān),產(chǎn)品的一致性比較差;國(guó)內(nèi)企業(yè)大多做氣體、溫度等類型傳感器

 

29、高速的(≥25Gbps)光芯片和電芯片(美國(guó))——中興通訊被制裁的用于光通訊領(lǐng)域的光模塊,低速的(≤10Gbps)光芯片和電芯片實(shí)現(xiàn)了國(guó)產(chǎn)

 

30、高端CT機(jī)探測(cè)器(美國(guó)、荷蘭、德國(guó))——探測(cè)器制造工藝、材質(zhì)都是機(jī)密,醫(yī)學(xué)成像產(chǎn)業(yè)已經(jīng)被美國(guó)專利壁壘限制

 

“重科研”“輕應(yīng)用”:

中國(guó)材料強(qiáng)與弱的矛盾

 

在中國(guó)材料產(chǎn)業(yè)中,有一強(qiáng)一弱兩個(gè)比較矛盾的現(xiàn)象不得不提。

 

一方面我國(guó)科研人員近十年來(lái)在AM、AFM、AEM、EES、Nano Lett、Acs Nano、Nano Energy、Angew Chem、JACS等世界知名材料領(lǐng)域?qū)W術(shù)期刊上發(fā)表的文章數(shù)不勝數(shù)。無(wú)論是數(shù)量還是質(zhì)量恐怕都令任何一個(gè)國(guó)家感到汗顏,其中包括美國(guó)、日本和德國(guó)。

 

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(早在2006年我國(guó)研究者發(fā)表的材料科學(xué)論文就早已高于美國(guó))

 

可另一方面,我國(guó)的材料制造業(yè)的地位絕沒(méi)有達(dá)到傲視群雄的地步。與美國(guó)材料制造相比,我們處于總體上的弱勢(shì)地位。在傳統(tǒng)金屬材料上,我們與德國(guó)和日本這兩個(gè)傳統(tǒng)材料強(qiáng)國(guó)間也還有一定差距。

 

同時(shí)還有另一個(gè)比較滑稽的現(xiàn)象。其實(shí),我國(guó)材料工業(yè)目前的水平還比較差,正是需要有志青年大展身手的時(shí)候,但在“知乎”等青年學(xué)子扎堆的網(wǎng)絡(luò)論壇上,勸退“偽化生”的言論層出不窮,材料學(xué)科就是被勸退的重災(zāi)區(qū)之一。

 

這些乍一看矛盾的現(xiàn)象背后,其實(shí)有一個(gè)非常合理的解釋。就是我國(guó)繁榮的材料研究背后并沒(méi)有支撐起相應(yīng)體量的工業(yè)應(yīng)用。在這樣的情況下,大學(xué)發(fā)表的材料論文和培養(yǎng)的人才越多,就業(yè)的形勢(shì)就越嚴(yán)峻,學(xué)生就業(yè)的待遇也就越差。

 

造成這一現(xiàn)象的直接原因是“重科研”“輕應(yīng)用”的學(xué)科發(fā)展思路。

 

在多發(fā)論文,發(fā)好論文的指揮棒下,我國(guó)科研人員更熱衷于研究新奇材料,摘取這些“低垂的果實(shí)”,而這些成果可能幾十年內(nèi)都難以進(jìn)行工業(yè)應(yīng)用。

 

而在國(guó)際學(xué)術(shù)期刊主編的口味影響下,中國(guó)材料科研人員熱衷于研究國(guó)外的學(xué)術(shù)熱點(diǎn)。這樣的研究,縱然能做出一些成果,還是不免為他人做了嫁衣裳。

 

想解決材料行業(yè)領(lǐng)域的這些問(wèn)題,必須要有高瞻遠(yuǎn)矚的頂層設(shè)計(jì)和合理科學(xué)的產(chǎn)業(yè)布局。這樣的布局必須是在中國(guó)現(xiàn)階段國(guó)情下各行業(yè)聯(lián)合的集約化布局,而且還應(yīng)該有一定的彈性,可以隨時(shí)針對(duì)變化的情況進(jìn)行把資源向急需研發(fā)也能研發(fā)成功的領(lǐng)域集中。

 

在材料行業(yè)外,我國(guó)目前也還有許多工業(yè)部門,甚至是關(guān)鍵工業(yè)的材料問(wèn)題沒(méi)有完全解決。同時(shí),作為世界市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中相對(duì)弱勢(shì)的一方,我們也沒(méi)有資金和人才方面的突出優(yōu)勢(shì),未來(lái),我們只有不斷改變優(yōu)化思路才能實(shí)現(xiàn)彎道超車。

 

這么多人才為何不召回?

 

這么多中國(guó)科學(xué)家都選擇了美國(guó)國(guó)籍,我國(guó)又采取了哪些努力來(lái)召喚這些人才呢?

 

據(jù)《環(huán)球時(shí)報(bào)》稱,中國(guó)近年來(lái)正加大力度,通過(guò)經(jīng)濟(jì)上的刺激措施、提供良好的發(fā)展前景等方式吸引許多在美從事過(guò)國(guó)防科研的中國(guó)科學(xué)家歸國(guó),并稱這種努力已經(jīng)取得了不少回報(bào)。

 

美國(guó)問(wèn)題研究專家表示,事實(shí)上,很多華裔科學(xué)家愿意回國(guó),本身是中國(guó)飛速發(fā)展的結(jié)果,中國(guó)甚至可以提供比美國(guó)還要好的待遇,而不像當(dāng)年楊振寧的實(shí)驗(yàn)室比中國(guó)所有的加一起都要好,這種情況下科學(xué)家自然愿意回國(guó)。

 

其實(shí)這種情況不只存在于中國(guó)科學(xué)家當(dāng)中,其他國(guó)家科學(xué)家也有類似的。美國(guó)現(xiàn)在是人才過(guò)剩,許多科學(xué)家并不只追求福利待遇,也需要成就感,自然想要回到祖國(guó)尋找機(jī)會(huì)。

 

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據(jù)稱,中國(guó)力爭(zhēng)吸引回國(guó)的科學(xué)家通常是之前供職于與美國(guó)核武器項(xiàng)目和其他尖端武器研究相關(guān)的實(shí)驗(yàn)室,包括美國(guó)原子彈的發(fā)源地的洛斯阿拉莫斯國(guó)家實(shí)驗(yàn)室,在美國(guó)核武計(jì)劃中起關(guān)鍵作用的加州勞倫斯利弗莫爾國(guó)家實(shí)驗(yàn)室、美國(guó)航天局及洛克希德?馬丁公司和波音公司等軍火制造商等。

 

有“知情人士”透露到,這些科學(xué)家回國(guó)后,參與了超音速武器開(kāi)發(fā)、激光武器研制以及新型潛艇設(shè)計(jì),“中國(guó)潛艇的巨大噪聲問(wèn)題有望解決”。

 

同時(shí),美國(guó)政府也已認(rèn)識(shí)到人才流失問(wèn)題,盡管美國(guó)看起來(lái)不缺少人才,但他們死也不想讓人才流入中國(guó)。美國(guó)雖然不好明面上阻止,但背地里就不好說(shuō)了。

 

科學(xué)不分國(guó)籍,但科學(xué)有專屬。近些年,隨著國(guó)家對(duì)科技的高度重視,回歸祖國(guó)的科學(xué)家越來(lái)越多。越來(lái)越多的材料科學(xué)大咖已逐步在國(guó)內(nèi)合作建立的實(shí)驗(yàn)室或者研發(fā)研究所,有的機(jī)會(huì)也有回國(guó)的打算。

 

 

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